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배터리 업계가 차세대 기술이자 ‘꿈의 배터리’로 불리는 전고체 배터리 상용화에 잰걸음을 놓고 있다.
전고체 배터리는 화재에 취약한 것으로 평가받고 있는 기존 리튬이온 배터리보다 안정성과 성능을 개선한 새로운 유형의 배터리다. 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 역할을 하는 ‘전해질’을 액체에서 고체로 바꿔 화재 위험성은 낮추면서도 에너지 밀도는 높일 수 있다는 장점이 있다.
최근 전기차 시장 성장세가 둔화하고 있는 만큼, 국내 배터리 3사는 리튬이온 배터리의 단점을 극복한 전고체 배터리 개발·양산에 박차를 가하고 있다.
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업체별로는 LG에너지솔루션이 오는 2026년 고분자계 전고체 배터리를 먼저 선보이고 2030년에는 황화물계 배터리를 양산한다는 목표다. 고분자계·황화물계 배터리는 전고체 배터리의 한 종류다. 유기계로 분류되는 고분자계 전고체 배터리는 분리막이 없어 직접 불을 가해도 타지 않는 것이 특징이다. 아울러 무기계인 황화물계 전고체 배터리는 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도를 40% 증가시키며 안정성이 높다는 장점이 있다. 다른 고체 전해질에 비해 이온 전도도가 높아 국내외 기업들이 주목하고 있는 분야다. 김동명 LG에너지솔루션 신임 최고경영자(CEO) 사장은 지난해 12월 1일 발표한 취임사에서 전고체 등 미래 기술 개발에 대한 중요성을 강조하기도 했다. 당시 김 사장은 “리튬황, 전고체 등 다양한 미래 기술 개발을 지속 추진하는 동시에 외부 업체와의 기술 협력을 확대해 차세대 전지에서도 리더십을 유지하고 신규 수익 모델을 적극 발굴해 나가자”고 역설한 바 있다.
삼성SDI는 2027년을 전고체 배터리 상용화의 목표로 제시했다. 지난달에는 조직개편을 단행, ‘ASB(전고체 배터리·All Solid Battery) 사업화 추진팀’을 신설했다. ASB 사업화 추진팀은 삼성SDI 중대형전지사업부 내 직속 조직으로 전고체 배터리 사업의 본격적인 추진을 위해 새로 꾸려졌다. 이를 통해 전고체 전지 상용화 시점을 앞당기긴다는 방침이다. 특히 이 회사는 황화물계 전고체 배터리 개발에 역량을 쏟아 붓고 있다.
앞서 삼성SDI는 지난해 수원에 있는 연구소 내에 약 2000평 규모의 전고체 배터리 파일럿 라인 구축을 마치고 시제품을 생산했다. 국내 배터리 업계 중 최초다.
특히 눈에 띄는 부분은 삼성SDI 전고체 배터리의 핵심이 ‘무음극 기술’이란 점이다. 고체전해질 소재와 혁신 소재 기술로 수명을 개선한 것으로, 음극에 리튬을 쓰지 않거나 극소량만 적용하는 기술이다. 삼성SDI는 이를 통해 배터리의 수명과 안정성을 떨어뜨리는 덴드라이트(음극 표면에 발생하는 나뭇가지 형태의 리튬 결정체) 형성을 억제할 수 있을 것으로 보고 있다.
SK온은 황화물계와 함께 하이브리드 유형인 ‘고분자-산화물 복합계’ 등 두 가지 종류의 전고체 배터리 개발에 한창이다. 두 제품 모두 2026년 초기 단계 시제품을 생산하고 2028년 상용화를 목표로 하고 있다. 황화물계 전고체 배터리의 경우 미국 전고체 배터리 선도기업인 솔리드파워와 협력해 개발 중이다. 아울러 SK온은 지난해 8월 단국대학교와 함께 고분자-산화물 복합계 전고체 배터리에 적용 가능한 ‘산화물계 신(新)고체전해질’ 개발에 성공했다는 소식을 전한 바 있다. 이외에도 2025년까지 대전 배터리연구원에 총 4700억원을 투입해 차세대 배터리 파일럿 플랜트를 신설한다는 방침이다.
정부도 미래 먹거리로 성장할 전기차 배터리 산업을 위해 대규모 정책금융 지원에 나섰다. 지원책에는 전고체 배터리에 대한 투자도 포함됐다. 정부는 지난달 발표한 ‘이차전지 전 주기 산업경쟁력 강화 방안’을 통해 2028년까지 이차전지 전 분야에 38조원 이상의 대출·보증 등 정책금융을 지원한다고 밝힌 바 있다. 또 전고체 배터리 등 차세대 이차전지 연구개발(R&D)에는 올해만 736억원이 투입된다.
도수화 기자 dosh@viva100.com
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